2023-2024學(xué)年人教版新教材必修第二冊(cè) 第五章第三節(jié) 無(wú)機(jī)非金屬材料 課件（28張）

第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬原元素第三節(jié)

無(wú)機(jī)非金屬材料

視頻1.認(rèn)識(shí)陶瓷、玻璃、水泥等傳統(tǒng)硅酸鹽材料的生產(chǎn)原料、性能和主要用途，知道玻璃的主要成分。2.認(rèn)識(shí)晶體硅、二氧化硅、新型陶瓷、碳納米材料的性能和用途。1.傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些？2.新型無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些？3.這些無(wú)機(jī)非金屬材料各有什么特性和用途？4.無(wú)機(jī)非金屬材料有哪些共性？材料金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料有機(jī)高分子材料閱讀課本p19-24頁(yè)，回答問(wèn)題。知識(shí)點(diǎn)一：傳統(tǒng)硅酸鹽材料兵馬俑天津大劇院港珠澳大橋?yàn)槭裁垂杷猁}材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)？在硅酸鹽中，Si和O構(gòu)成了硅氧四面體，其結(jié)構(gòu)如圖所示。每個(gè)Si結(jié)合4個(gè)O，Si在中心，O在四面體的4個(gè)頂角；許多這樣的四面體還可以通過(guò)頂角的O相互連接，每個(gè)O為兩個(gè)四面體所共有，與2個(gè)Si相結(jié)合。硅氧四面體結(jié)構(gòu)的特殊性，決定了硅酸鹽材料大多具有硬度高、熔點(diǎn)高、難溶于水、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐腐蝕等特點(diǎn)。1.陶瓷我國(guó)古代燒制的精美瓷器高壓輸電線(xiàn)路使用了陶瓷絕緣材料衛(wèi)浴主要原料：黏土（主要成分為含水的鋁硅酸鹽）特點(diǎn)：抗氧化、耐酸堿腐蝕、耐高溫、絕緣用途：建筑材料、絕緣材料、日常器皿、衛(wèi)生潔具2.玻璃主要原料：純堿、石灰石和石英砂（主要成分是SiO2）生產(chǎn)設(shè)備：玻璃窯反應(yīng)原理：SiO2+CaCO3CaSiO3+CO2

↑

SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑主要成分：Na2SiO3、CaSiO3和SiO2

高溫高溫特點(diǎn)：無(wú)固定熔點(diǎn)，在一定溫度范圍內(nèi)軟化，

可加工成玻璃制品用途：建筑材料、光學(xué)儀器、各種器皿、

還可制造玻璃纖維用于高強(qiáng)度復(fù)合材料含鉛的光學(xué)玻璃加入硼酸鹽的玻璃儀器加入金屬氧化物的彩色玻璃主要原料：黏土和石灰石生產(chǎn)設(shè)備：水泥回轉(zhuǎn)窯用途：水泥、沙子和碎石等與水混合可以得到混凝土，

大量用于建筑和水利工程三峽大壩3.水泥知識(shí)點(diǎn)二：新型無(wú)機(jī)非金屬材料1.硅和二氧化硅翻看元素周期表，找出硅元素的位置，畫(huà)出其原子結(jié)構(gòu)示意圖，并與碳原子比較。半導(dǎo)體材料【硅的原子結(jié)構(gòu)】硅原子和碳原子的最外電子層均有4個(gè)電子，其原子既不易失去也不易得到電子，主要形成四價(jià)的化合物。Si+14842+642C硅在地殼中含量?jī)H次于氧，位于第二位【硅的存在形式】硅的氧化物及硅酸鹽構(gòu)成了地殼中大部分的巖石、沙子和土壤、約占地殼總量的90%以上。硅是一種親氧元素,在自然界中它總是與氧相互化合的，因此硅都以化合態(tài)存在于自然界，主要以氧化物及硅酸鹽的形式存在?！竟璧闹苽洹竣賁iO2+2C===Si+2CO↑(粗硅)

高溫②Si+3HCl===SiHCl3+H2③SiHCl3+H2===Si+3HCl（高純硅）若C過(guò)量：SiO2+3C==SiC+2CO↑高溫碳化硅(俗名：金剛砂)工業(yè)上用焦炭還原石英砂可制得含有少量雜質(zhì)的粗硅

300℃

1100℃提純【硅的用途】硅芯片硅太陽(yáng)能電池【二氧化硅】沙子水晶物理性質(zhì)：難溶于水，熔點(diǎn)高，硬度大，不導(dǎo)電?，旇⒒瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不活潑。雕刻玻璃SiO2＋4HF=SiF4↑＋2H2O注：實(shí)驗(yàn)室不用玻璃瓶盛裝氫氟酸！【二氧化硅化學(xué)性質(zhì)】a.酸性氧化物

①與堿溶液反應(yīng)：SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O

【已知】Na2SiO3的水溶液俗稱(chēng)水玻璃，具有黏結(jié)力強(qiáng)、耐高溫等特性，

可以用作黏合劑和防火劑?！舅伎肌繉?shí)驗(yàn)室盛放堿溶液的試劑瓶應(yīng)使用橡膠塞，還是玻璃塞？為什么？應(yīng)使用橡膠塞。因?yàn)椴Ａе泻蠸iO2，與NaOH溶液反應(yīng)生成的Na2SiO3的水溶液有黏性，會(huì)將玻璃塞與瓶口內(nèi)側(cè)發(fā)生粘連而無(wú)法打開(kāi)。

與堿性氧化物反應(yīng)生成鹽

SiO2+CaO===

CaSiO3

高溫與強(qiáng)堿反應(yīng)生成鹽和水

SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O③與HF的反應(yīng)（SiO2的特性）SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O②不與水反應(yīng)與某些鹽的反應(yīng)

SiO2+Na2CO3

===

Na2SiO3+CO2↑

高溫①酸性氧化物

【二氧化硅的用途】光導(dǎo)纖維（通信）石英坩堝玻璃儀器精美瓷器3.新型陶瓷碳化硅（SiC）俗稱(chēng)金剛砂硬度很大，可用作砂紙和砂輪的磨料還具有優(yōu)異的高溫抗氧化性能，可以用作耐高溫結(jié)構(gòu)材料、耐高溫半導(dǎo)體材料等。富勒烯石墨烯碳納米管（單壁）碳納米管（多壁）4.碳納米材料電阻率低、熱導(dǎo)率高、強(qiáng)度大比表面積大、電學(xué)性能好、強(qiáng)度大1.“九秋風(fēng)露越窯開(kāi)，奪得千峰翠色來(lái)”是贊譽(yù)越窯密色青瓷的詩(shī)句，描繪我國(guó)古代精美的青瓷工藝品。玻璃、陶瓷和水泥均為硅酸鹽制品，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（

）A.玻璃是人類(lèi)使用最早的硅酸鹽制品

B.制水泥的原料為純堿、石灰石和石英砂

C.硅酸鹽制品的性質(zhì)穩(wěn)定，熔點(diǎn)較高

D.石英砂和黏土的主要成分均為硅酸鹽C練一練2.盛放下列試劑的試劑瓶能用磨口玻璃塞的是（

）A.氫氧化鈉溶液B.鹽酸C.硅酸鈉溶液D.氫氟酸B3.下列有關(guān)硅及其化合物用途的說(shuō)法中，正確的是（

）A.二氧化硅是制造太陽(yáng)能電池的主要原料B.在電子工業(yè)中，硅是重要的半導(dǎo)體材料C.光導(dǎo)纖維是高純度的硅單質(zhì)D.可用石英坩堝加熱氫氧化鈉固體B4.下列有關(guān)二氧化硅的說(shuō)法中，正確的是（

）A.二氧化硅是酸性氧化物，因此能與水反應(yīng)生成硅酸B.二氧化硅既能與NaOH溶液反應(yīng)，又能和氫氟酸反應(yīng)，

所以二氧化硅是兩性氧化物C.二氧化硅制成的光導(dǎo)纖維，由于導(dǎo)電能力強(qiáng)而被用于制作光纜D.二氧化硅不能與碳酸鈉溶液反應(yīng)，但能與碳酸鈉固體在高溫時(shí)

發(fā)生反應(yīng)D5.下列有關(guān)無(wú)機(jī)非金屬材料的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.氮化硅陶瓷是一種新型無(wú)機(jī)非金屬材料，其化學(xué)式為Si3N4B.碳化硅（SiC）的硬度大，熔點(diǎn)高，可制作耐高溫軸承C.富勒烯C60是一種新型化合物D.超導(dǎo)陶瓷在某一臨界溫度下電阻為零，可用于磁懸浮技術(shù)C【歸納總結(jié)】分類(lèi)名稱(chēng)性能主要用途傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料陶瓷熔點(diǎn)高、硬度大、耐腐蝕、性質(zhì)穩(wěn)定建筑材料、日常器皿、衛(wèi)生潔具玻璃透光性好、硬度大、無(wú)固定熔點(diǎn)建筑材料、各種器皿、光學(xué)儀器等水泥遇水逐漸變硬（水硬性）、硬化后性質(zhì)穩(wěn)定大量用于建筑、水利、道路等工程中分類(lèi)名稱(chēng)性能主要用途新型無(wú)機(jī)非金屬材料晶體硅導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之